【经验】解析中科芯CKS32F4xx系列MCU的RNG功能

时间： 2023-09-12 来源：中科芯MCU公众号

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中科芯 MCU CKS32F4xx系列自带了硬件随机数发生器（RNG），RNG处理器是一个以连续模拟噪声为基础的随机数发生器，在主机读数时提供一个32位的随机数。

CKS32F4xx系列的随机数发生器框图如图1所示：

图1.RNG框图

CKS32F4xx系列的随机数发生器（RNG）采用模拟电路实现。此电路产生馈入线性反馈移位寄存器(RNG_LFSR)的种子，用于生成32位随机数。

该模拟电路由几个环形振荡器组成，振荡器的输出进行异或运算以产生种子。RNG_LFSR由专用时钟(PLL48CLK)按恒定频率提供时钟信息，因此随机数质量与HCLK频率无关。当将大量种子引入RNG_LFSR后，RNG_LFSR的内容会传入数据寄存器(RNG_DR)。

同时，系统会监视模拟种子和专用时钟PLL48CLK，当种子上出现异常序列，或PLL48CLK时钟频率过低时，可以由RNG_SR寄存器的对应位读取到，如果设置了中断，则在检测到错误时，还可以产生中断。

RNG寄存器

我们介绍下CKS32F4xx系列随机数发生器（RNG）的几个寄存器。

图2.RNG控制寄存器

图2为RNG的CR寄存器，其只有bit2和bit3有效，用于使能随机数发生器和中断。我们一般不用中断，所以只需要设置bit2为1，使能随机数发生器即可。

图3.RNG状态寄存器

图3为RNG状态寄存器：RNG_SR。该寄存器我们仅关心最低位（DRDY位），该位用于表示RNG_DR寄存器包含的随机数数据是否有效，如果该位为1，则说明RNG_DR的数据是有效的，可以读取出来了。读RNG_DR后，该位自动清零。

图4.RNG数据寄存器

图4为RNG数据寄存器：RNG_DR。在RNG_SR的DRDY位置位后，我们就可以读取该寄存器获得32位随机数值。此寄存器在最多40个PLL48CK时钟周期后，又可以提供新的随机数值。

至此，随机数发生器的寄存器，我们就介绍完了。接下来，我们看看要使用库函数操作随机数发生器，应该如何设置。

配置随机数发生器

1.使能随机数发生器时钟

要使用随机数发生器，必须先使能其时钟。随机数发生器时钟来自PLL48CK，通过AHB2ENR寄存器使能。所以我们调用使能AHB2总线外设时钟的函数使能RNG时钟即可：

1 RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_RNG, ENABLE);

2.使能随机数发生器

这个就是通过RNG_CR寄存器的最低位设置为1，使能随机数发生器。当然，如果需要用到中断，你快还可以使能RNG中断。本章我们不用中断。库函数中使能随机数发生器的方法为：

1 RNG_Cmd(ENABLE);

3.判断DRDY位，读取随机数值

经过前面两个步骤，我们就可以读取随机数值了，不过每次读取之前，必须先判断 RNG_SR寄存器的DRDY位，如果该位为1，则可以读取RNG_DR得到随机数值，如果不为1，则需要等待。

获取随机数发生器状态的函数为：

1 FlagStatus RNG_GetFlagStatus(uint8_t RNG_FLAG);

判断数据是否有效的入口参数为 RNG_FLAG_DRDY，所以等待就绪的方法为：

1 while(RNG_GetFlagStatus(RNG_FLAG_DRDY)==RESET);

判断数据有效后，然后我们读取随机数发生器产生的随机数即可，调用函数为：

1 uint32_t RNG_GetRandomNumber(void);

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